Причины возникновения оледенений.

Выше уже говорилось о том, что в геологической истории Земли, по крайней мере с раннего протерозоя, неоднократно проявлялись холодные эпохи, во время которых возникали обширные ледниковые покровы, чаще всего в пределах ряда материков или их частей. Однако, наличие ледникового покрова является только одной из составляющих

“ледникового периода”, в который входят и мерзлые породы верхней части земной коры,

а также огромные массивы плавучих морских льдов. Причины изменения климата в глобальном масштабе, как и причины появления покровных ледников на больших пространствах материков все еще остаются предметом оживленных дискуссий, ходя поле для маневров сужается, т.к. сейчас достаточно широко стали применяться математические модели, которым свойственны определенные рамки, выйти за которые не позволяют фактические данные.

Пожалуй, наибольшим признанием в настоящее время пользуется астрономическая теория палеоклимата, возникшая около 150 лет тому назад, когда стало известно о циклических изменениях элементов орбиты Земли. Яснее всего эти идеи были выражены югославским ученым М.Миланковичем, впервые рассчитавшим изменения солнечной радиации, приходящей на верхнюю границу атмосферы за последние 600 000 лет. В русском переводе его книга “Математическая климатология и астрономическая теория колебаний климата” вышла в 1939 г. В ней решающее значение для изменений климата придается циклическим изменениям основных параметров орбиты Земли: 1)

эксцентриситета “е”с периодом в100000лет; 2) наклона плоскости экватора Земли к плоскости эклиптики (плоскостью орбиты Земли) “Е”с периодичностью примерно в41000 лет и 3) период предварения равноденствий или период процессии, т.е. изменение расстояния Земли от Солнца, который не остается постоянным. В перигелии Земля ближе всего к Солнцу, а в афелии - дальше всего от Солнца. Период процессии равен примерно

23 000 лет.

Понятно, что находясь в афелии, Земля имеет наибольшее удаление от Солнца, поэтому в Северном полушарии лето будет длительным, но прохладным, т.к. Земля будет обращена к Солнцу Северным полушарием. Через полупериод цикла процессии, т.е. через 11500 лет к Солнцу будет обращено уже Южное полушарие, а в Северном - лето будет жарким, но коротким, тогда как зима будет холодной и продолжительной. Подобные различия в климате будут тем резче, чем больше эксцентриситет “е” орбиты Земли. Широтное распределение солнечной радиации на Земле сильнее всего зависит от наклона земной оси по отношению к плоскости эклиптики, т.е. от угла “Е”. Наиболее значимые относительные изменения радиации или инсоляции будут происходить в высоких широтах. Если угол наклона “Е” уменьшается, то это в высоких широтах может привести по М.Миланковичу к уменьшению Солнечной радиации и, следовательно, к увеличению

площади ледников или к их возникновению. Для этого процесса, как полагал М.Миланкович, необходимо длительное и прохладное лето, в течение которого не успевал растаять снег, накопившийся мягкой, но короткой зимой.

На мощность или величину солнечной радиации влияет эксцентриситет орбиты Земли, но не наклон оси вращения Земли к эклиптике и не прецессия земной оси. В последних двух случаях среднегодовое количество солнечной радиации, поступающей на Землю, остается постоянным. Однако, происходит ее перераспределение по сезонам или по широтам. И только изменение эксцентриситета влечет за собой изменение среднегодового количества солнечной радиации, т.к. при орбите, близкой к круговой, расстояние (среднее) от Земли до Солнца наибольшее, а, следовательно, солнечная радиация минимальна. Если величина “е” увеличивается, т.е. орбита Земли становится более узкой и поэтому среднее расстояние от Земли до Солнца уменьшается, то солнечная радиация возрастает. М.Миланкович построил инсоляционный (радиационные) диаграммы, на которых показал изменение солнечной радиации во времени для различных географических широт.

Впоследствии были установлены некоторые разночтения этой кривой с кривыми, полученными по изотопно-кислородным данным при изучении донных осадков океанов. Но в целом, гипотеза М.Миланковича довольно аргументировано объясняет возникновение великих четвертичных оледенений.

В то же время выявляется еще целый ряд факторов, как экзогенных, так и эндогенных, которые могут влиять на климатические изменения, вместе с изменениями орбитальных параметров Земли. Значительные колебания глобальной температуры приземного слоя атмосферы могут вызываться изменением содержания СО2 и различных аэрозолей в воздухе. Только удвоение СО2 по отношению к современному (0,03%)

способно повысить температуру воздуха на 3°С из-за парникового эффекта, который, пропуская на поверхность Земли солнечную радиацию, одновременно задерживает тепло, отраженное от земной поверхности, нагревая тем самым, приземный слой воздуха. Расчеты не дают ясного ответа на вопрос, на сколько надо уменьшить содержание СО2 в атмосфере, чтобы наступило сильное похолодание. Изучение содержания СО2 в керне льда из глубоких скважин в Антарктиде показало, что во время максимума валдайского позднеплейстоценового оледенения оно было на 25% ниже, чем в голоцене, т.е. в последние 10 000 лет. Причем, что считать причиной, а что следствием, пока остается неясным, хотя корреляция между изменениями температуры и содержанием СО2 вполне очевидна, также как и с метаном - СН4, содержание которого в последние оледенения резко падало.

Несомненно, что на климатические изменения влияет и океан, огромные массы воды которого, циркулируя, переносят как холод, так и тепло. Особенно важно термическое состояние глубоких уровней океанских вод, когда тяжелые придонные воды

охлаждаются до температуры ниже 5-8°С, что совпадает с периодами похолоданий климата, тогда как образование очень соленых и теплых придонных вод отвечает теплым климатическим периодам. Это состояние резко отличается от современной океанской циркуляции. Собственно эвстатические колебания уровня воды в океане влияют на распределение течений, также как и перемещение литосферных плит. Однако, сами по себе эти явления не могут вызвать глобальных изменений климата. Для этого необходимы более весомые причины - астрономические, на которые могут влиять, усиливать или, наоборот, ослаблять их перечисленные выше факторы, в том числе и эпохи энергичного горообразования, когда большие районы поверхности земного шара поднимались выше снеговой линии и формировались горно-долинные ледники.

В заключение следует отметить, что проблема возникновения покровных оледенений находится в ряду многих проблем глобального изменения климата, которые в наши дни приобрели особое значение в связи с быстрым техногенным изменением и, не в лучшую сторону, природной среды.